專利名稱：形成焊接凸塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶圓焊接的方法，且特別涉及一種形成焊接凸塊的方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的日新月異和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高度發(fā)展，利用半導(dǎo)體組件所組成的電子 產(chǎn)品，已成為現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡墓ぞ?。為了跟隨電子產(chǎn)品邁向輕薄短小 設(shè)計(jì)的潮流，半導(dǎo)體封裝技術(shù)也相對(duì)地開(kāi)發(fā)出許多高密度的半導(dǎo)體封裝形式，例如覆晶 (flip-chip)封裝件。覆晶封裝(Flip chip in Package)制程具有良好電氣特性、高輸出 /輸入接點(diǎn)密度，且能縮小IC尺寸增加每片晶圓(Wafer)產(chǎn)出，已被看好為未來(lái)極具潛力的 封裝方式。在覆晶技術(shù)中，凸塊的制作(Bumping)成為覆晶技術(shù)的成敗關(guān)鍵。所謂的覆晶技術(shù)，是先在芯片上制作凸塊下金屬層(Under Bump Metallurgy, UBM)，再于凸塊下金屬層上形成金屬凸塊，并以回焊(reflow)方式使芯片可借助金屬凸塊 連接于一基板上。請(qǐng)參考圖1至圖6，圖1至圖6為現(xiàn)有形成焊接凸塊10的方法示意圖。如圖1所 示，首先提供一個(gè)基底12，例如已完成內(nèi)部組件及線路設(shè)置的晶圓?；?2的表面上包含 有一個(gè)圖案化的保護(hù)層14 (passivation layer)，且保護(hù)層14暴露出若干個(gè)焊墊16。其中 焊墊16可由銅或鋁所構(gòu)成，用來(lái)電性連接形成于基底12中的內(nèi)部線路(圖中未顯示)與 封裝基板上的外部線路(圖中未顯示)。如圖2所示，接著利用濺鍍、沉積與蝕刻等制程形成若干層堆疊的凸塊下金屬層 18 (under bump metallurgy layer)，并覆蓋于每一焊墊16及保護(hù)層14。其中凸塊下金屬 層18可依序由鈦鎢/銅，鉻/銅或鈦/銅所構(gòu)成。如圖3所示，然后在整個(gè)基底12表面形 成一個(gè)光阻層20，覆蓋于保護(hù)層14與凸塊下金屬層18上方。其中光阻層20的材料可為干 膜光阻，并進(jìn)行軟烤。接著如圖4所示，進(jìn)行曝光與顯影制程將光阻層20圖案化，以在光阻層20形成若 干個(gè)開(kāi)口 22，相對(duì)應(yīng)地暴露出各焊墊16上方的凸塊下金屬層18。如圖5所示，然后利用電 鍍的方式將焊料24填布于各開(kāi)口 22中，其中焊料24可為錫銀或錫銅等材料。接著剝除光 阻層20。如圖6所示，最后進(jìn)行回焊(reflow)制程，以在各相對(duì)應(yīng)的焊墊16上方形成若干 個(gè)焊接凸塊10，完成現(xiàn)有形成焊接凸塊10的方法。然而在現(xiàn)有技術(shù)中，干膜光阻與凸塊下金屬層之間的連接力較弱，進(jìn)行電鍍的時(shí) 候，電鍍的錫銀或錫銅等化學(xué)材料會(huì)擴(kuò)散鉆進(jìn)干膜光阻與凸塊下金屬層之間，形成滲鍍現(xiàn) 象(請(qǐng)參考圖7)，從而造成芯片上的線條不整齊，線間距減小。當(dāng)滲鍍現(xiàn)象較輕時(shí)，會(huì)在凸 塊周?chē)蝗π纬啥嘤嗟暮噶?，這樣在后續(xù)封裝時(shí)對(duì)底部填充劑的兼容性不好，甚至壓根貼 不上去，而造成空洞。焊料在反復(fù)的回流過(guò)程中也會(huì)通過(guò)可能造成的空洞橋接在一起而短 路。當(dāng)滲鍍現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，也會(huì)由于焊料和焊料之間出現(xiàn)橋接而造成芯片短路現(xiàn)象，嚴(yán)重影響 芯片的性能和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種形成焊接凸塊的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的滲鍍現(xiàn)象，提高芯片的性能和質(zhì)量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種形成焊接凸塊的方法，包括下列步驟提供一基底，該基底表面形成有凸塊下金屬層；利用金屬層蝕刻液蝕刻所述凸塊下金屬層；清洗干燥所述凸塊下金屬層；在所述凸塊下金屬層上形成焊接凸塊?？蛇x的，所述形成焊接凸塊的步驟包括在所述凸塊下金屬層表面形成干膜光阻層；進(jìn)行曝光與顯影制程將干膜光阻層圖案化，用以在干膜光阻層形成至少一開(kāi)口， 暴露出部分凸塊下金屬層；利用電鍍的方式將焊料填布于所述開(kāi)口中，并剝除剩余的干膜光阻層；利用所述焊料作為屏蔽蝕刻去除未被焊料覆蓋的凸塊下金屬層；最后進(jìn)行回焊制程，形成焊接凸塊。可選的，所述在基底表面形成凸塊下金屬層的步驟還包括在基底與凸塊下金屬層 之間設(shè)置至少一焊墊電性連接至基底中的電路，所述開(kāi)口位于所述焊墊上方?？蛇x的，所述基底與凸塊下金屬層之間形成有保護(hù)層，并暴露出所述焊墊。可選的，所述凸塊下金屬層由鈦鎢和銅，或者鉻和銅，或者鈦和銅所構(gòu)成?？蛇x的，所述凸塊下金屬層的厚度為3000埃 5000埃?？蛇x的，所述金屬層蝕刻液包括硫酸。可選的，蝕刻時(shí)間為10秒 30秒?？蛇x的，其蝕刻速率為2100埃/分鐘?？蛇x的，所述焊料為錫銀合金或錫銅合金。本發(fā)明通過(guò)使用金屬蝕刻液進(jìn)行短時(shí)間的蝕刻，能將凸塊下金屬層表面進(jìn)行微蝕 亥IJ，從而改變表面的微觀結(jié)構(gòu)，使其變得更加粗糙，增加了其與干膜光阻之間的粘合力，從 而不會(huì)出現(xiàn)滲鍍現(xiàn)象，因而提高了芯片的性能和質(zhì)量。


圖1至圖6所示為現(xiàn)有技術(shù)形成焊接凸塊的方法。圖7所示為現(xiàn)有技術(shù)中的滲鍍現(xiàn)象。圖8所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成焊接凸塊的方法流程圖。圖9所示為采用本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成焊接凸塊的方法后的微觀圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所

如下。本發(fā)明提出一種形成焊接凸塊的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的滲鍍現(xiàn)象，提 高芯片的性能和質(zhì)量。請(qǐng)參考圖8，圖8所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成焊接凸塊的方法流程圖。本發(fā)明提出的形成焊接凸塊的方法，包括下列步驟步驟SlOO 提供基底，并在基底表面濺射形成凸決下金屬層；步驟S200 利用金屬層蝕刻液蝕刻所述凸塊下金屬層；步驟S300 清洗干燥所述凸塊下金屬層；步驟S400 在凸塊下金屬層表面形成干膜光阻層；步驟S500 進(jìn)行曝光與顯影制程將干膜光阻層圖案化；步驟S600 利用電鍍的方式將焊料填布于開(kāi)口中，并剝除干膜光阻層；步驟S700 利用焊料作為屏蔽蝕刻去除未被焊料覆蓋的凸塊下金屬層；步驟S800 進(jìn)行回焊制程，形成焊接凸塊。根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，本發(fā)明所提出的形成焊接凸塊的方法，首先提供一基底， 其可為晶圓，并且為已完成內(nèi)部組件及線路設(shè)置的晶圓?；椎谋砻嫔习幸粋€(gè)圖案化 的保護(hù)層(passivation layer)，且保護(hù)層暴露出若干個(gè)焊墊。其中焊墊可由銅或鋁所構(gòu) 成，用來(lái)電性連接形成于基底中的內(nèi)部線路與封裝基板上的外部線路。接著利用濺鍍、沉積與蝕刻等制程形成若干層堆疊的凸塊下金屬層(imderbump metallurgy layer)，并覆蓋于每一焊墊及保護(hù)層。其中凸塊下金屬層可依序由鈦鎢和銅， 或者鉻和銅，或者鈦和銅所構(gòu)成，凸塊下金屬層的厚度為3000埃 5000埃。接著進(jìn)行金屬層蝕刻液浸泡及清洗。金屬層蝕刻液包括硫酸和氧化劑，主要用于 蝕刻銅金屬層，其蝕刻速率為2100埃/分鐘，蝕刻時(shí)間為10秒 30秒，所以10 30s時(shí) 間內(nèi)蝕刻掉350埃 1100埃的銅金屬層。時(shí)間太短，微蝕刻不夠，時(shí)間太長(zhǎng)，蝕刻的金屬厚 度太多。蝕刻完以后進(jìn)行水洗及甩干直至表面無(wú)蝕刻液殘留為止。然后在整個(gè)基底表面形成一個(gè)光阻層，覆蓋于保護(hù)層與凸塊下金屬層上方。其中 光阻層的材料為干膜光阻，并進(jìn)行軟烤。接著進(jìn)行曝光與顯影制程將干膜光阻層圖案化，以 在干膜光阻層形成若干個(gè)開(kāi)口，相對(duì)應(yīng)地暴露出各焊墊上方的凸塊下金屬層，并進(jìn)行硬烤。 然后利用電鍍的方式將焊料填布于各開(kāi)口中，其中焊料可為錫銀合金或錫銅合金等材料， 接著剝除干膜光阻層。最后進(jìn)行回焊(reflow)制程，以在各相對(duì)應(yīng)的焊墊上方形成若干個(gè) 焊接凸塊，完成本發(fā)明較佳實(shí)施例形成焊接凸塊的方法。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)使用金屬蝕刻液進(jìn)行短時(shí)間的蝕刻，能將凸塊下金屬層表 面進(jìn)行微蝕刻，從而改變表面的微觀結(jié)構(gòu)，使其變得更加粗糙，增加了其與干膜光阻之間的 粘合力，從而不會(huì)出現(xiàn)滲鍍現(xiàn)象(請(qǐng)參考圖9，圖9所示為采用本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成焊 接凸塊的方法后的微觀圖)，因而提高了芯片的性能和質(zhì)量。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種形成焊接凸塊的方法，其特征在于，包括下列步驟提供一基底，該基底表面形成有凸塊下金屬層；利用金屬層蝕刻液蝕刻所述凸塊下金屬層；清洗干燥所述凸塊下金屬層；在所述凸塊下金屬層上形成焊接凸塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述形成焊接凸塊的步 驟包括在所述凸塊下金屬層表面形成干膜光阻層；進(jìn)行曝光與顯影制程將干膜光阻層圖案化，用以在干膜光阻層形成至少一開(kāi)口，暴露 出部分凸塊下金屬層；利用電鍍的方式將焊料填布于所述開(kāi)口中，并剝除剩余的干膜光阻層； 利用所述焊料作為屏蔽蝕刻去除未被焊料覆蓋的凸塊下金屬層； 最后進(jìn)行回焊制程，形成焊接凸塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述在基底表面形成凸 塊下金屬層的步驟還包括在基底與凸塊下金屬層之間設(shè)置至少一焊墊電性連接至基底中 的電路，所述開(kāi)口位于所述焊墊上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述基底與凸塊下金屬 層之間形成有保護(hù)層，并暴露出所述焊墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述凸塊下金屬層由鈦 鎢和銅，或者鉻和銅，或者鈦和銅所構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述凸塊下金屬層的厚 度為3000 ±矣 5000埃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述金屬層蝕刻液包括 硫酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，蝕刻時(shí)間為10秒 30秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，其蝕刻速率為2100埃/ 分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成焊接凸塊的方法，其特征在于，所述焊料為錫銀合金或 錫銅合金。
全文摘要
本發(fā)明提出一種形成焊接凸塊的方法，包括下列步驟提供一基底，該基底表面形成有凸塊下金屬層；利用金屬層蝕刻液蝕刻所述凸塊下金屬層；清洗干燥所述凸塊下金屬層；在所述凸塊下金屬層上形成焊接凸塊。本發(fā)明通過(guò)使用金屬蝕刻液進(jìn)行短時(shí)間的蝕刻，能將凸塊下金屬層表面進(jìn)行微蝕刻，從而改變表面的微觀結(jié)構(gòu)，使其變得更加粗糙，增加了其與干膜光阻之間的粘合力，從而不會(huì)出現(xiàn)滲鍍現(xiàn)象，因而提高了芯片的性能和質(zhì)量。
文檔編號(hào)H05K3/34GK101873769SQ20091004999
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者梅娜, 王重陽(yáng) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司